Калориметр може здатися вигадливим науковим обладнанням, але насправді це дуже простий прилад для вимірювання тепла, який ви можете зробити вдома, використовуючи дві кавові чашки. Часто використовується в експериментах наукових проектів, він вимірює кількість тепла, залученого в хімічний або фізичний процес, такий як теплообмін або питома теплоємність речовини.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Температура рідини змінюється, коли вона набирає або втрачає енергію. Калориметр вимірює масу рідини та зміну температури рідини, щоб визначити кількість енергії, отриманої або втраченої рідиною.
Компоненти калориметра
Калориметр має дві посудини: зовнішню та внутрішню. Повітря між двома посудинами виконує роль теплоізолятора, тобто немає (або мінімальний) теплообмін між тим, що знаходиться всередині внутрішньої посудини та зовнішнім середовищем. Калориметри, що використовуються в наукових лабораторіях, мають волоконне кільце, виготовлене з ізоляційного матеріалу, щоб утримувати внутрішню посудину в центрі зовнішньої посудини. Вони включають термометр для вимірювання температури рідини у внутрішній посудині та мішалку для перемішування рідини та розподілу тепла по посудині. Зробити калориметр вдома легко з полістирольних чашок, кришки, термометра та мішалки. Однак калориметр "чашки кави" дозволяє більше обмінюватися теплом із оточенням і дає менш точні результати.
Вимірювання тепловіддачі
Якщо в розчині калориметра відбувається екзотермічна реакція (хімічна реакція, яка виділяє енергію світлом або теплом), розчин використовує тепло, що підвищує його температуру. Якщо відбувається ендотермічна реакція (реакція, яка поглинає енергію з навколишнього середовища), розчин втрачає тепло, що знижує його температуру. Різниця в температурі, разом з питомою теплою і масою розчину, дозволяє визначити, скільки теплоти використовує реакція. Наприклад, якщо ви помістите гарячий шматок міді в прохолодну кількість води в межах калориметра, від міді до води потече тепло. Температура міді буде знижуватися, а температура води зростатиме, поки вони не отримають однакову температуру (теплова рівновага). Ви не отримуєте і не втрачаєте тепло під час процесу, оскільки калориметр дозволяє всій передачі тепла відбуватися між цими двома речовинами.
Вимірювання питомого тепла
Питома теплота - це кількість енергії, необхідна для зміни температури на 1 градус Цельсія на грам речовини, і вона різниться залежно від речовини. Наприклад, питома теплота води становить 1,00 калорій / грам Цельсія. Щоб визначити питому теплоємність невідомого металу, помістіть нагрітий шматок металу у воду у внутрішню посудину калориметра. Після того, як ви виміряли кінцеву температуру металу та води, таку як найвища температура, досягнута водою, ви можете визначити питому теплоту металу. Спочатку помножте масу води на питому теплоту води на зміну температури води, потім помножте масу металу на температурну зміну металу. Поділіть свою першу відповідь на вашу другу відповідь, щоб встановити питому теплоємність металу.